Extracto
El cáncer de páncreas muestra muy mal pronóstico y es la quinta causa principal de muerte por cáncer en Japón. Estudios previos indicaron algunos factores genéticos que contribuyen al desarrollo y progresión del cáncer de páncreas; Sin embargo, hay informes limitados para las variantes genéticas comunes al estar asociados con esta enfermedad, especialmente en la población asiática. Hemos llevado a cabo un estudio de asociación de genoma completo (GWAS) con 991 casos de adenocarcinoma ductal invasivo pancreáticas y 5.209 controles, y se identificaron tres loci que muestran una asociación significativa (
P-
valor & lt; 5 × 10
-7) con la susceptibilidad a cáncer de páncreas. Los SNPs que mostraron asociación significativa llevaron odds ratios estimados de 1,29, 1,32 y 3,73 con intervalos de confianza del 95% de 1,17 a 1,43, 1,19 a 1,47, y 2.24 a 6.21;
P
-valor de 3,30 × 10
-7, 3,30 × 10
-7, y 4,41 × 10
-7; se encuentra en los cromosomas 6p25.3, 7q36.2 y 12p11.21, respectivamente. Estos SNPs asociados se encuentran dentro de los bloques de desequilibrio de ligamiento que contienen genes que han sido implicados algunos papeles en la oncogénesis de cáncer de páncreas
Visto:. Low SK, Kuchiba A, Zembutsu H, Saito A, Takahashi A, Kubo M, et al. Estudio de Asociación (2010) de genoma completo del cáncer de páncreas en población japonesa. PLoS ONE 5 (7): e11824. doi: 10.1371 /journal.pone.0011824
Editor: Wenjun Li, Duke University Medical Center, Estados Unidos de América
Recibido: May 7, 2010; Aceptado: 3 Julio 2010; Publicado: July 29, 2010
Derechos de Autor © 2010 Low et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Este trabajo se llevó a cabo como parte del Biobanco Japón Proyecto que fue apoyada por el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología del Gobierno de Japón y el Centro de Medicina Genómica, RIKEN, Japón. También fue apoyado en parte por el programa para la promoción de los estudios fundamentales en Ciencias de la Salud del Instituto Nacional de Innovación Biomédica (Nibio). Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:. A pesar de las afiliaciones de los autores siguientes tres ([Dirección de Análisis Estadístico Genética Akira Saito, StaGen Co., Ltd.], Suenori Chiku [Science Solutions División, Información y Mizuho Research Institute, Inc.] y Hirohiko Totsuka [Grupo de Bioinformática, Centro de Investigación y Desarrollo, División de Solución]) están en el sector privado, cada uno de ellos trabajó para uno de los autores correspondientes, Teruhiko Yoshida, como parte de una investigación por contrato exclusivamente financiado por un fondo de investigación académica otorgada desde Nibio (http://www.nibio.go.jp/english/) a T. Yoshida. Por lo tanto, este estudio no recibió ni ninguna financiación de las empresas a las que pertenecen los tres autores mencionados, ni sus empresas se afilian per se juega ningún papel en esta investigación, salvo que enviaron a su personal (los anteriores tres autores) al laboratorio de Teruhiko Yoshida en virtud de un contrato de investigación pagado por la concesión de Yoshida. No hay intereses en juego entre Teruhiko Yoshida y estas empresas, incluidas las propiedades intelectuales. Los autores también confirman que puedan adherirse a todas las políticas de PLoS ONE en los datos y materiales de uso compartido.
Introducción
El cáncer de páncreas es la quinta causa principal de muerte por cáncer con una muerte estimada de 24.634 pacientes en Japón en el año 2007. Su tasa de supervivencia a 5 años es de tan sólo el 6,7% (http://www.fpcr.or.jp/publication/pdf/statistics2009/fig01.pdf y http: //www.fpcr.or .jp /publicación /pdf /statistics2009 /fig20.pdf). Puesto que ningún síntoma específico se observa en los pacientes con cáncer de páncreas en una etapa temprana, la mayoría de los pacientes fueron diagnosticados en su etapa avanzada con una posibilidad muy baja de cura para la enfermedad [1], [2].
informes previos indicaron la implicación de los factores ambientales y genéticos en la etiología de esta enfermedad deletérea. Varios de casos y controles y de cohorte estudios epidemiológicos han identificado una serie de posibles factores de riesgo como el tabaquismo [3], diabetes [4], la pancreatitis crónica [5], que son propensos a predisponer individuo a la enfermedad. Además, la agregación familiar de la enfermedad ha implicado la posible implicación de factores genéticos en el cáncer de páncreas [6]; aproximadamente el 10% de los pacientes se informó de que los antecedentes familiares y las personas que tienen familiares de primer grado con cáncer de páncreas reveló de 2 a 4 veces mayor riesgo de la enfermedad [7] - [9]. Estos datos indican que los factores genéticos pueden desempeñar algunos papeles en el desarrollo de cáncer de páncreas. En la última década, el avance de la biología molecular mejoró la comprensión de la patogénesis de cáncer de páncreas y caracterizado un número de genes que mutado en los cánceres de páncreas, tales como mutaciones somáticas en los genes
INK4A (CDKN2A), TP53, DPC4, BRCA1 /2
,
STK11, APC, KRAS
y
ATM y PALB2
se encuentran en los cánceres de páncreas [10] - [18].
Dos estudios recientes GWAS para el cáncer de páncreas usando poblaciones caucásicas han identificado asociaciones con todo el genoma importancia en los cromosomas 9p34.2 (
ABO
), 13q22.1, 1q32 (
NR5A2
) y 5p15.33 (
CLPTM1L-terc
), y destacó que la acumulación de estas variantes de riesgo genéticos comunes con efectos modestos es probable que desempeñen un papel importante en esta enfermedad compleja, ya sea individualmente o en interacción con factores ambientales [19] - [22]. A medida que la etnicidad es uno de los factores críticos en la patogénesis de las enfermedades genéticas con complejo de gen-gen y las interacciones genes-medio ambiente, las muestras que (Biobanco Japón (BBJ) en la Universidad de Tokio y el Centro Nacional del Cáncer (NCC) Japón) combinado de 991 casos de cáncer de páncreas y 5209 controles (Tabla S1), tratado de identificar las variaciones genéticas comunes asociadas con la susceptibilidad al cáncer de páncreas en la población japonesa.
resultados
Después de que el control de calidad de la norma los resultados del genotipo (Tabla S2), se realizó el análisis de asociación de 420,236 SNPs utilizando análisis de regresión logística sobre la base de alélica, dominante y recesiva modelos después del ajuste de la edad, el sexo y el consumo de tabaco para cada individuo. La trama QQ para este GWAS basado en alélica
P-valores
por regresión logística reveló ninguna estratificación de la población significativa con la genómica λ factor de inflación del 1.026 (Figura 1).
Esta trama se basa en QQ alélica de regresión logística
P-valores
después del control de calidad estándar. (Factor de inflación genómico λ = 1,026).
Se identificaron con éxito tres regiones genómicas, 6p25.3, 7q36.2 y 12p11.21, que se muestran una relación significativa (
P
valor de & lt; 5,0 x 10
-7) con un mayor riesgo de cáncer de páncreas en la población japonesa, como se indica en la trama de Manhattan en la Figura 2 (a que se refiere ref 23)
la trama se basa en logística.. modelo de regresión después de la corrección de la edad, sexo y tabaquismo. El
P
min indica el mínimo
P-valor
a partir del análisis de regresión logística para los tres modelos: alélica, dominantes y recesivos. La línea roja indica el nivel significativo de todo el genoma (
P-
valor = 5 × 10
-7).
El SNP que más se asocia significativamente-, rs9502893 (
P
-valor de 3,30 × 10
-7, por alelo-odds ratio (OR) de 1,29 con un intervalo de confianza del 95% (IC) de 1,17 a 1,43), se encuentra dentro de un desequilibrio de ligamiento de 75 kb ( LD) de bloque en el cromosoma 6p25.3 (Tabla 1). Este bloque incluye LD
foxq1 gratis (caja forkhead (Fox) Q1) de genes, que se encuentra a 25 kb aguas arriba a este marcador SNP (Figura 3a). El análisis también reveló imputación modesta asociación en SNPs situados cerca o en el
foxq1
gen que sugiere que es uno de los genes causantes del cáncer de páncreas (Figura 3a y Tabla S3).
(una ) 6p25.3 región, rs9502893 SNP localizados 25 kb aguas arriba del gen a
foxq1
. (B) 12p11.21 región, rs708224 SNP se encuentra en el segundo intrón del gen
BICD1
. (C) 7q36.2 región, rs6464375 SNP está situado en el primer intrón del gen
variante DPP6 transcripción 3
. Cada uno de los SNPs marcador está marcada por un diamante azul. SNPs que se genotipo en la plataforma Illumina se representan como diamantes; SNPs imputados se representan como círculos. La intensidad del color refleja la magnitud de LD con el SNP marcador, rojo (r
2≥0.8), naranja (0.5≤r
2 & lt; 0,8), amarillo (0.2≤r
2 & lt; 0,5) y blanco (r
2 & lt; 0,2). Línea azul claro indica la tasa de recombinación local.
El segundo SNP significativamente asociada a, rs708224, situado en el segundo intrón del gen
BICD1 gratis (bicaudal D-1 homólogo ) en el cromosoma 12p11 (
P
-valor de 3,30 × 10
-7, per-alelo o de 1,32 con IC del 95% de 1,19 a 1,47) (Tabla 1). El bloque de LD de 80 kb que muestra la asociación corresponde al segundo intrón del
BICD1
según lo revelado por el análisis de imputación se muestra en la Figura 3b (Tabla S3).
El tercer lugar está marcado por rs6464375 , rs7779540, rs6973850 y rs1048768 en el primer intrón del
DPP6
gen. Estos SNP indican asociaciones sugerentes sólo bajo modelo recesivo con mínimo
P
-valor de 4,41 × 10
-7 (OR de 3,73 con IC del 95% de 02/24 a 06/21) como se muestra en la Tabla 1 y la Figura 3c .
Discusión
a continuación se presentan los resultados del análisis GWAS en 991 casos de cáncer de páncreas y 5209 controles. Nuestro estudio representa el primer intento GWAS para identificar las variantes comunes asociados con el cáncer de páncreas en la población japonesa y SNPs identificados correctamente situados en loci cromosómicos de 6p25.3, 7q36.2 12p11.21 y están asociados significativamente con un mayor riesgo de cáncer de páncreas en población japonesa .
se sabe que el desarrollo de la enfermedad común es causado por la acumulación de variantes genéticas comunes, y cada uno de esta variante tiene un efecto muy moderado sobre el riesgo (por ejemplo, o de & lt; 1,2). Con el fin de detectar tales pequeña fracción, GWAS que involucran a poblaciones mucho más grandes (5000-10000) Si se requieren. Se esperaba que nuestro estudio para identificar SNPs con efectos moderados (es decir O & gt; 1,4). Por lo tanto SNPs que muestran efecto muy modesto podría haber dejado de ser identificados a través de este estudio.
El SNP más significativo asociado en este GWAS, rs9502893 (
P
-valor = 3,30 × 10
-7, OR = 1,29) se encuentra dentro de un bloque de LD 75 kb que abarca el gen
foxq1
loci en el cromosoma 6p25.3.
foxq1
codifica para la caja forkhead proteínas Q1 (Fox). La familia de factores de transcripción Fox consiste en al menos 43 miembros y las mutaciones en genes Fox puede causar efectos significativos en la enfermedad humana común y tipos de cáncer [24], [25]. Un miembro de Fox, FoxM1, es bien conocido que se asocia con la oncogénesis de cáncer de páncreas. Baja regulación de esta proteína resulta en la inhibición de la migración, la invasión y la angiogénesis en células de cáncer de páncreas [26]. Por otra parte, un estudio reciente mostró que FoxQ1 se sobreexpresa en el cáncer de páncreas, lo que sugiere su papel en la tumorigénesis cáncer de páncreas [27]. Aunque el SNP que hemos identificado es de aproximadamente 25 kb aguas abajo de este gen, el SNP asociado puede "etiqueta" la variante causante situado en la región reguladora de la expresión del gen y posteriormente alterar la expresión del gen. Sin embargo, se necesitan más estudios para dilucidar la función biológica precisa y el mecanismo de la función de genes con respecto a la carcinogénesis pancreática.
El segundo SNP que más se asocia significativamente, rs708224 (
P-valor = 3,30
× 10
-7, OR = 1,32) se encuentra dentro del gen
BICD1
. Este gen codifica una proteína bicaudal-D homólogo 1, que desempeña un papel en el tráfico vacuolar. Anteriores estudios informaron evidencias sustanciales que indica un vínculo entre el gen vacuolar y telómeros más cortos en el modelo de la levadura [28] - [30]. Además, Mangino et al. sugieren que las variaciones genéticas en el gen
BICD1
podrían alterar sus niveles de transcripción y, a su vez la longitud de los telómeros influencia en los seres humanos [31]. Varios estudios recientes han documentado reducida longitud de los telómeros en las muestras adenocarnoma ductales pancreáticas, lo que sugiere la disfunción telomérica en las células de cáncer de páncreas [32] - [34]. Por lo tanto, es de importancia para determinar las consecuencias funcionales de rs708224 y /o variaciones vinculado a este SNP en la patogénesis de cáncer de páncreas.
Varios SNPs situados en el primer intrón de
DPP6
indicaron asociaciones sugerentes con un mayor riesgo de cáncer de páncreas en este estudio.
DPP6
codifica la proteína de la dipeptidil peptidasa-6, que se une a los canales específicos de potasio dependientes de voltaje y altera su expresión y propiedades biofísicas. Un estudio reciente sobre las vías de señalización fundamentales en los cánceres pancreáticos humanos encontraron tres mutaciones somáticas en DPP6 entre 24 muestras de cáncer de páncreas examinados por análisis de secuencia detallada. Este informe también sugiere que DPP6 podría desempeñar un papel crucial en la regulación de la invasión de células de cáncer de páncreas [35]. Por lo tanto, nuestro estudio refuerza el riesgo de cáncer de páncreas en DPP6 y garantiza cribado más en este gen para confirmar su asociación con el cáncer de páncreas.
Informes recientes GWAS han indicado varios loci en los cromosomas 9p34.2, 13q22.1, 1q32.1 y 5p15.33 estar asociado con un mayor riesgo de cáncer de páncreas en población caucásica [21], [22]. Entre los SNPs asociados significativamente, rs9543325 en el cromosoma 13q22.1 mostró asociación moderada en nuestras poblaciones de estudio (
P
-valor (modelo de alelos) de 1,69 × 10
-4; OR de 1,21, con un 95% CI de 1,10 a 1,34) (Tabla S4). Por otro lado, los SNPs en los cromosomas 9p34.2 (rs505922) y 1q32.1 (rs3790844) mostraron una débil asociación en nuestra población de estudio (
P-valores
de 3,69 × 10
-2 y 1,24 x 10
-2; OR de 1,11 y 1,14 con IC del 95% de 01/01 a 01/22 y 01/03 a 01/27, respectivamente) (Tabla S4). No hemos podido replicar los loci restantes (
SHH Opiniones y dos loci en los cromosomas 5p15.33 y 15q14) en estos informes, probablemente porque la mayoría de estos SNPs asociados son o no polimórfica o poseen muy bajas frecuencias alélicas ( MAF = 0,01) en la población japonesa. El poder de nuestro estudio no fue suficiente para detectar las asociaciones positivas para estas variantes con la frecuencia alélica baja. Tales diferencias étnicas en la arquitectura genética de la susceptibilidad a la enfermedad no es rara. Por ejemplo, dos recientes GWAS informó variantes comunes en
KCNQ1
gen asociado con la diabetes mellitus tipo 2 en la población japonesa, pero GWAS Europea fueron incapaces de identificar las asociaciones debido a la baja frecuencia alélica de estas variantes en la población [ ,,,0],36], [37]. Además, la identificación de loci de susceptibilidad puede ser también influenciada por las diferencias en la estructura de LD a través de diferentes poblaciones y por la interacción potencial con otras variantes genéticas y factores ambientales [38].
En resumen, este estudio representa la primera GWAS para identificar variantes comunes posiblemente asociados con el cáncer de páncreas en población japonesa. Nuestro estudio confirma la asociación de los estudios GWAS Europeo y reveló varios loci asociados novela posible candidato que no fueron detectados en los estudios anteriores GWAS Europeo. Sin embargo, se requieren más repeticiones adicionales para confirmar o descartar los resultados actuales.
Materiales y Métodos
casos y controles
Un total de 331 y 675 casos que eran clínicamente y /o histológicamente diagnosticados de adenocarcinoma ductal pancreático invasivo se obtuvieron a partir de Biobancos Japón (http://biobankjp.org) en el Instituto de Ciencias Médicas de la Universidad de Tokio, así como el hospital Nacional del cáncer Center, respectivamente. Las muestras de control consistieron en voluntarios japoneses que se obtuvieron de Osaka Midosuji-Rotary Club, Osaka, Japón (
n
= 906), así como de los miembros del personal de la Universidad de Keio, Japón, quien participó en su salud-cheque programa (
n
= 677). Además, las personas que se inscribieron en el Biobanco Japón como sujetos con diversas enfermedades, excepto el cáncer (
n
= 3,728) (los que tienen tuberculosis pulmonar, crónica de hepatitis-B,, erupciones en la piel inducido por fármacos keroid, enfermedad arterial periférica , arritmia, accidente cerebrovascular e infarto de miocardio) se utilizaron como controles. Todas las muestras se obtuvieron después de obtener el consentimiento informado por escrito. Este proyecto fue aprobado por el comité de ética en el Instituto de Ciencias Médicas de la Universidad de Tokio, Centro Nacional del Cáncer y la Universidad de Keio. Los individuos que tenían historia clínica de la diabetes mellitus (un posible factor de confusión para el cáncer de páncreas) fueron excluidos de estos conjuntos de control. Para el control de calidad de la muestra, se excluyeron cinco casos con tasa de & lt; 0,98 llamada. Después de realizar el análisis de componentes principales, se excluyeron los valores extremos de 10 casos y 102 controles, que no pertenecían a la agrupación japonesa importante (grupo Hondo) (Figura S1) [39]. finalmente se realizó el estudio de asociación basado en 991 casos y 5209 controles (Tabla S1). Cálculo del poder demostró que nuestro estudio tendría más del 90% de potencia para detectar un alelo per-OR de 1.4 o mayor para un alelo con frecuencias de 30% a nivel de todo el genoma importancia (α = 5 × 10
-7).
genotipificación de SNP y control de calidad
Todos los individuos fueron genotipo utilizando Illumina Infinium HumanHap550v3 o Illumina Infinium Human610 Quad-ADN Análisis genotipado BeadChip. Se han usado SNPs comunes en las dos plataformas para el análisis adicional. Aplicamos el control de calidad para todos los SNP conjuntos de muestras de la siguiente manera; tarifa de llamadas SNP debe ser & gt; 0,99 en ambos casos y controles, y
P
-valor de la prueba de equilibrio de Hardy-Weinberg debe ser & gt; 1,0 x 10
-6 en los controles. SNPs con menor frecuencia alelo (MAF) de & lt; 0,01 en ambas muestras de casos y controles fueron excluidos del análisis (Tabla S2)
El análisis estadístico
Se analizó cada SNP mediante regresión logística. ajustado por edad (continua), sexo y tabaquismo (actual /anterior, nunca).
P-
valores y OR con IC del 95% se calcularon para alélica, dominante y recesiva modelos. Se utilizó el mínimo
P
-valores obtenidos a partir de tres modelos para evaluar la significación estadística de la asociación. Todo o se informaron con respecto al alelo de riesgo. Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando el entorno estadístico R versión 2.9.0 (http://www.r-project.org/) o PLINK 1,06 (http://pngu.mgh.harvard.edu/~purcell/plink/) . R entorno estadístico versión 2.9.0 fue empleado para dibujar QQ parcela y parcela de asociación regional.
Genotipo imputación
Se realizó el análisis de imputación genotipo para cada conjunto de muestras mediante la utilización de un modelo de Markov oculto según lo programado MACH en la versión 1.0 (http://www.sph.umich.edu/csg/abecasis/mach/index.html). Para inferir sin tipo y genotipos que faltan alrededor del candidato loci cromosómicos, hemos proporcionado genotipos de nuestras propias muestras, junto con los haplotipos de muestras de referencia (japonesas de Tokio, JPT) a partir de la base de datos HapMap (http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/). SNPs con baja tasa de genotipos (& lt; 99%), mostrando desviaciones de equilibrio de Hardy-Weinberg (& lt; 1,0 x 10
-6), o MAF (& lt; 0,01) fueron excluidos del análisis. MACH versión 1.0 se utilizó para estimar haplotipos, mapa de cruce y las tasas de error utilizando 50 iteraciones de la cadena de Markov Monte Carlo algoritmo. Mediante la utilización de la información genotipo de la base de datos HapMap, se generaron los genotipos de máxima verosimilitud. Para el control de calidad, hemos mantenido SNPs imputados con el r estimado
2 & gt; 0,3. También se recogieron un total de 17 SNPs (
P-valor
& lt; 0,001). verificar la asociación utilizando métodos Invader y TaqMan de genotipificación (datos no mostrados)
Apoyo a la Información sobre Table S1. .
Característica de la muestra de este estudio
doi: 10.1371 /journal.pone.0011824.s001 gratis (XLS 0.02 MB)
Tabla S2.
Número total de SNPs excluidos de acuerdo a cada criterio de control de calidad
doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s002 gratis (XLS 0.02 MB)
cuadro S3. El análisis de imputación
SNPs asociados significativamente alrededor
doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s003 gratis (XLS 0.04 MB) sobre Table S4. estudio
Asociación de SNPs, que demostró que se asocia significativamente con un mayor riesgo de cáncer de páncreas en población caucásica en japonés
doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s004 gratis (0.02 MB XLS)
Figura S1.
análisis de componentes principales para GWAS de cáncer de páncreas en la población japonesa. a) Análisis de componentes principales de los GWAS de cáncer de páncreas en la población japonesa se refieren a cuatro sujetos control de la población HapMap CEU indica incluyendo los caucásicos de Utah; YRI, nigerianos de Yoruba; CHB, chinos Han de Beijing y JPT, Japonesa de Tokio. b) Análisis de componentes principales de los sujetos de estudio se refiere únicamente a las poblaciones asiáticas. Nos utilizaron muestras del caso-control homogéneo (Hondo) clúster
doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s005 gratis (9.43 MB TIF) guía
Reconocimientos
expresar nuestro sincero agradecimiento a todos los pacientes que participan en este estudio. Nos gustaría agradecer al Dr. Yoichiro Kamatani por sus comentarios y sugerencias constructivas. Nuestro agradecimiento también va al miembro de The Rotary Club de Osaka Midosuji-Distrito 2660 de Rotary Internacional en Japón para hacer posible este estudio. Agradecemos a los Dres. Hideki Ueno, Masafumi Ikeda, Chigusa Morizane, Yoshihiro Sakamoto, Minoru Esaki, Tomoo Kosuge y Nobuyoshi Hiraoka en función de comprobación de los pacientes y su información clínico-patológicas en el Hospital Nacional del Centro del Cáncer. También nos gustaría expresar nuestro agradecimiento a la señorita Kumi Matsuda por su asistencia técnica excepcional.